[월간수소경제 박상우 기자] 서울특별시청 서소문청사와 서울시립미술관 사이에 있던 CNG 충전소가 철거되고 그 자리에 ‘서소문청사 수소충전소’가 들어섰다. 서울 도심지인 사대문 안에 수소충전소가 구축된 것은 이번이 처음이다.
이 충전소를 구축하기까지 여러 제약이 있었다. 예를 들어 고압가스 안전관리법에 따라 제1종 보호시설과의 이격거리를 최소 17m 확보해야 하는데 충전소 부지와 서울시립미술관 및 서울시청 서소문청사의 이격거리는 15m에 불과하다. 또 충전소에서 80m 떨어진 곳에는 문화재보호구역인 덕수궁이 있어 수소충전소와 같은 위험시설을 짓기 위해서는 문화재청의 허가를 반드시 받아야 한다.
이러한 제약을 해결하고자 환경부는 해당 사업 주관기관인 서울시를 비롯해 기획재정부, 산업통상자원부, 국토교통부, 경기도와 ‘범부처 수소충전소 전담조직’을 꾸렸다. 또 서울시는 도심지역 수소충전소 구축·운영 실증특례를 신청했다.
이후 △문화체육관광부 문화재보존 심의(2021.2) △산업통상자원부 규제특례 심의(2021.3) △서울시의회 공유재산 심의(2021.4) △서소문 CNG충전소 철거(2021.9) △수소충전소 설치를 위한 인허가(2021.11)등을 거쳐 지난 8월 완공됐다.
이렇게 서울 사대문 안에 첫 수소충전소가 들어섰으나 여전히 충전소를 구축하는데 어려움이 많다.
먼저 충전소를 구축할 만한 적절한 부지를 찾기가 어렵다. 충전소를 구축하려면 이격거리 규제를 충족하면서 운전자들이 쉽게 접근할 수 있는 곳에 있어야 하고 충전시설을 설치할 만큼 충분히 넓어야 한다. 그러나 이 모든 조건을 갖춘 곳을 찾기 어려운 데다 찾았다 하더라도 주민들을 설득하기가 쉽지 않다.
그래서 접근성이 떨어지더라도 규제와 주민수용성을 해결하기 쉬운 외곽에 설치하는 것을 추진하지만 대부분 부지에는 이미 주유소 또는 LPG충전소가 자리하고 있어 적절한 부지를 찾기가 쉽지 않다.
어렵게 부지를 찾았더라도 충전설비, 사무실, 방호벽 등 필수시설 설치비, 부지 조성비 등 충전소 구축비용이 약 30억 원에 이른다. 정부가 부담을 줄여주고자 구축비 절반을 지원하고 있지만 주유소, LPG충전소보다 비싸다.
이를 감내해서 충전소를 구축했더라도 인건비, 수소연료구입비, 유지보수비, 재료비 등 운영비용이 커 수익을 내기 어렵다. 그래서 정부는 지난해부터 적자를 내는 충전소에 수소연료구입비를 지원하는 사업을 진행하고 있다.
이러한 한계점을 극복하기 위해 충전소는 진화를 거듭해왔다.
온사이트vs 오프사이트
구축된 충전소 중 대부분은 원거리에서 생산된 수소를 배관 또는 튜브트레일러를 통해 공급받아 운영하는 ‘중앙공급방식(Offsite)’이다.
현재 수소차 연료로 사용되는 부생수소 중 대부분은 울산, 여수, 대산 등 석유화학단지를 중심으로 생산·공급된다. 부생수소를 생산·공급하는 업체들은 생산공정 등에 먼저 공급한 후 남은 물량을 충전소에 공급한다.
그런데 부생수소를 생산하는 공장의 가동률이 떨어지거나 수소를 운송하는 튜브트레일러의 운행이 원활하지 않으면 중앙공급방식의 충전소는 타격을 입을 수밖에 없다.
지난 6월 7일부터 14일까지 총 8일간 화물연대는 안전운임제 지속·확대를 요구하며 총파업을 벌였다. 이에 따라 튜브트레일러 운행이 멈추면서 비축해둔 수소를 모두 소진한 일부 수소충전소가 운영을 중단했다. 6월 13일 당시 전국 충전소 110곳 중 32곳이 문을 닫았다.
또 7월부터 9월 초까지는 경기침체와 원유가격 상승으로 부생수소를 생산·공급하는 공장의 가동률이 떨어지면서 부생수소 생산량이 급감하자 강원도 등 일부 지역에서 수소공급 지연 문제가 발생하기도 했다. 이때 전국 충전소 123개소 중 하루 평균 7.4개소(6.0%)의 수소공급이 지연된 것으로 나타났다. 이에 따라 수소차 운전자들이 큰 불편을 겪었다.
여기에 대한 대안이 바로 ‘현지생산방식(On-site)’이다. 이는 연결된 배관을 통해 공급받은 천연가스를 개질해 수소를 생산·공급하는 방식이다. 수소를 직접 생산·공급하기 때문에 중앙공급방식보다 운송비를 절감할 수 있다. 이를 통해 충전소는 소비자에게 저렴한 수소 충전 요금을 제공할 수 있다.
국내 최초 온사이트 충전소는 서울 마포구 상암동 월드컵공원에 있는 ‘상암수소충전소’다. 지난 2011년 연구목적으로 설치된 이곳은 현대차가 넥쏘를 출시하며 수소차 보급이 본격화되자 2018년 시민들에게 무료로 개방됐다. 그러나 수소생산량 한계, 충전압력 부족 등 여러 제약이 있었다.
이에 서울시는 2019년 10월 성능개선공사에 착수, 하루 수소생산량을 75kg에서 160kg으로, 하루 충전대수를 10여 대에서 30여 대로, 충전압력을 350bar에서 700bar로 높여 2020년 10월 재개장했다. 특히 수소생산 때 메탄가스만 사용하는 방식에서 메탄가스와 도시가스 두 연료를 모두 사용하는 방식으로 변경했다.
지난 3월에는 국내 최초 상업용 그린수소충전소인 ‘충주바이오그린수소충전소’가 문을 열었다. 충북 충주 봉방동에 있는 이 충전소는 인근에 있는 충주 음식물바이오에너지센터에서 생산되는 바이오가스를 활용해 순도 99.99% 이상의 그린수소를 하루에 500kg 생산·공급하는 온사이트형으로 구축됐다. 여기에 출하시설을 갖추고 있어 튜브트레일러로 인근에 수소를 공급하는 마더스테이션 역할도 한다.
9월에는 강원도 삼척시에 있는 복합체육공원에 ‘교동 수소복합충전소’가 들어섰다. 이곳은 함께 구축된 삼척 수소생산기지에서 생산된 수소를 받아 공급하기 때문에 온사이트형 충전소다.
이 충전소에는 시간당 넥쏘 20대, 버스 4대를 충전할 수 있는 2기의 디스펜서가 설치됐으며 수소를 직접 생산·공급하기 때문에 수소 부족으로 인한 운영 중단을 걱정할 필요가 없다. 또 출하시설을 갖추고 있어 강원도 내 충전소 등에 수소를 공급하고 있다.
한국가스공사는 LNG 기반 현장제조식 충전소 구축사업을 전개하기 위해 지난 10월 삼성물산(상사부문) 등 5개사와 합작회사인 ‘하이스테이션’을 설립했다. 하이스테이션은 통영 수소교통 복합기지 사업을 필두로 2023년부터 지자체와 함께 국토교통부 수소교통 복합기지 사업 및 환경부 보조금 사업에 참여해 시내버스 차고지를 중심으로 하루 최대 72대의 수소버스 충전이 가능한 온사이트형 충전소 6곳을 구축한다.
그러나 온사이트형 충전소는 충전설비와 생산설비를 같이 설치하기 때문에 오프사이트형 충전소보다 구축비용과 운영비용이 더 든다. 그렇다고 오프사이트형 충전소를 구축하는 것도 만만치 않다.
단독 VS 복합
여기에 대한 대안이 바로 융복합충전소다. 융복합충전소는 기존 주유소 및 LPG·CNG충전소 내 유후부지에 수소충전설비를 병행 설치해 여러 차량용 연료를 공급할 수 있다.
융복합충전소는 기존 주유소 및 LPG·CNG충전소 유휴부지를 사용하기 때문에 부지선정의 어려움을 해결할 수 있는 데다 사무실, 방호벽, 인력 등을 그대로 활용할 수 있어 단독 수소충전소보다 구축비용과 운영비용을 낮출 수 있다.
환경부는 올 상반기에 적자를 본 충전소 중 93곳에 연료비 일부를 지원할 예정이다. 이 중 단독으로 운영되는 곳이 38곳이며 평균 적자액은 5,952만 원이다. 복합으로 운영되는 곳은 55곳이며 평균 적자액은 4,157만 원이다.
이에 산업부는 2016년 7월 ‘융·복합 및 패키지형 및 이동식 자동차충전소 시설기준’을 고시하고 기존 LPG·CNG충전소 및 주유소 등에 수소충전소 병행 설치 및 패키지형 수소충전소 설치를 허용했다. 또 충전설비 주위 8m 이내 전기설비에 대한 방폭 제품 사용 규정을 4m로 완화하고 방호벽 설치 시 안전거리(12~30m) 유지 의무를 면제했다.
이어 산업부는 울산, 광주, 창원 등 3개 지자체가 참여해 기존 LPG충전소(울산), CNG충전소(광주), 주유소(창원)에 수소충전설비를 설치하는 복합충전소를 건립·운영하는 사업인 ‘충전소 안전기준 개발 및 제도화를 위한 실증사업’을 전개했다.
이를 통해 2017년 10월 울산시 남구 옥동에 위치한 LPG충전소가 국내 1호 수소복합충전소인 ‘옥동수소복합충전소’로 변신했다. 이 충전소는 기존 LPG 충전소 유휴부지에 수소충전시설을 설치해 LPG 충전과 수소 충전을 제공하고 있으며 지난 7월 수소충전기 1기를 추가 설치해 총 2기의 수소충전기를 운영하고 있다.
2018년 10월에는 국내 1호 복합에너지스테이션이 상업운전을 개시했다. 울산시 북구 연암동에 있는 이곳은 총 5,000m2 부지에 있는 기존 경동가스충전소(LPG)와 연암셀프주유소 사이 유휴공간에 수소충전소와 전기충전소를 설치해 휘발유, 경유, LPG, 전기, 수소를 공급할 수 있는 곳으로 탈바꿈했다.
이런 유형의 충전소가 있는가 하면 기존 충전소보다 적은 면적에 단독으로 구축되는 충전소도 있다. 패키지형 충전소와 복층형 충전소가 대표적이다.
먼저 패키지형 충전소는 압축·저장·충전 장치를 하나의 모듈로 제작한 설비를 기반으로 하는 충전소다. 이는 기존 충전소보다 적은 면적에 구축할 수 있어 기간과 비용을 절감할 수 있다.
산업부는 이것이 충전소 확산에 기여할 것으로 보고 지난 2016년 10월 ‘패키지형 수소충전 플랫폼 모델 개발 및 실증과제’를 추진, 창원시와 당진시를 해당 과제의 실증대상지로 선정했다.
창원시는 창원산업진흥원, 광신기계공업과 협력해 2019년 4월에 착공, 2개월 만인 6월에 국내 1호 패키지형 수소충전소인 ‘중앙수소충전소’를 준공했다. 보통 충전소 구축 소요기간이 5~6개월인 것을 감안하면 상당히 단축된 것이다.
이 충전소는 창원시 성산구 중앙동에 있는 중앙체육공원에 있으며 규모는 기존 충전소의 절반 수준인 300평 정도다. 준공된 이후부터 관용차량을 대상으로 실증을 진행해오다 2020년 12월 민간에 개방됐다.
당진시는 송산2일반산업단지 내 현대제철 소유 부지에 패키지형 충전소인 ‘당진 H2 스테이션’을 지난 2019년 10월에 구축했으며 1년간의 실증을 거쳐 2020년 12월 민간에 개방했다.
또 복층형 충전소는 복층 형태로 구축되기 때문에 패키지형처럼 일반 충전소보다 작은 면적에 설치할 수 있어 관련 비용을 절감할 수 있고 기존 주유소 또는 LPG 충전소를 수소융복합충전소로 전환할 수 있어 수소충전 인프라 확대에 도움이 될 것으로 기대된다.
산업부는 2021년 2월 복층형 수소충전소 설치를 허용하고 이에 대한 설치기준을 구체화한 고압가스 안전관리법 시행규칙 개정안을 시행했다. 세부내용은 냉각기, 제어판, 소화설비 등은 전문가의 건축물 구조안전 확인을 전제로 복층 설치를 허용하고 저장·처리·압축가스 설비와 충전기는 현행대로 지면에 설치해야 한다.
지난 6월에는 입지여건 등 개별 충전소 특성을 반영한 맞춤형 안전관리 및 수소충전소 특성을 고려한 안전관리 체계 확립을 위해 관련 시행규칙을 개정·공포했다. 그러나 여전히 제약이 많아 국내 1호 복층형 충전소는 아직도 나오지 않고 있다.
또 다른 유형으로는 셀프 충전소가 있다. 셀프 충전소는 운전자가 직접 차에 수소를 주입하기 때문에 충전소 직원에 대한 인건비가 들지 않는다. 이 때문에 소비자는 저렴한 가격으로 수소를 충전할 수 있고 충전소 운영자는 인건비 등 고정비용을 줄여 수익을 높일 수 있다.
이에 정부는 2018년 11월에 열린 2차 신산업 현장애로 규제혁신방안에서 ‘수소차 운전자 셀프 충전 허용’을 개선과제로 선정했으나 수소안전에 대한 우려가 크자 도입을 중단했다. 그러던 중 하이넷, 코하이젠, 한국가스공사가 ‘셀프 수소충전소 구축 및 운영 실증 특례’를 각각 신청했고 규제특례심의위원회는 이를 승인했다.
이후 3사는 해당 과제를 수행하기 위한 준비작업에 돌입, 가장 먼저 완료한 하이넷이 지난 8월 30일 인천국제공항 T2 수소충전소에서 실증을 시작했다. 이어 가스공사가 10월 대구혁신도시 수소충전소에서, 코하이젠이 11월 창원 성주버스공영차고지 수소충전소에서 실증에 돌입했다. 해당 실증은 1년간 진행되며 실증을 통해 셀프 충전의 안전성과 편의성이 입증되면 본격적으로 확대할 것으로 예상된다.
모든 수소모빌리티를 충전할 수 있는 통합형 충전소도 있다. 지난 10월 7일 경남 창원시 성산구 대원동 덕정공원에 국내 첫 통합형 충전소인 ‘대원수소충전소’가 개소했다.
이 충전소는 승용차, 상용차뿐만 아니라 드론, 이륜차, 건설기계, 트램 등 모든 수소모빌리티의 충전이 가능하다. 창원시는 당초 이 충전소를 수소버스용 충전소로 구축할 예정이었으나 수소트램을 비롯한 다양한 수소모빌리티의 개발과 실증을 지원하기 위해 현대로템 창원공장 인근 덕정공원을 대상지로 선정, 환경부 승인을 거쳐 통합형 수소충전소를 구축하는 방향으로 사업을 추진했다.
이 밖에도 이동형 충전소, 액화수소충전소, 수소열차용 충전소,수소전기트램용 충전소 등 다양한 충전소가 구축돼 있다. 이 중 국내 최초 이동형 충전소인 ‘H 광진 무빙스테이션’에 대해 자세히 소개한다.
| 국내 첫 이동형 충전소 ‘H 광진 무빙스테이션’
지난 10월 28일 서울시 광진구 중곡동에 있는 한 LPG 충전소에 국내 첫 이동형 충전소인 ‘H 광진무빙스테이션’이 들어섰다. H 광진 무빙 스테이션은 현대자동차, 현대글로비스, 현대로템, 현대오일뱅크가 힘을 모아 만들었다. 현대차는 이동형 수소충전소의 기획·투자·설계 총괄 △현대글로비스는 수소 공급 및 충전소 운영 △현대로템은 수소충전 차량 제작 및 관리 △현대오일뱅크는 충전소 부지 제공을 각각 담당했다. 이 충전소의 핵심인 ‘H무빙스테이션’은 현대차의 25톤급 대형트럭인 엑시언트를 기반으로 총 2대가 제작됐다. 한 대는 오전 9시부터 오후 2시까지 나머지 한 대는 오후 2시부터 밤 8시까지 운영된다. 강태웅 국내전동화전략팀 책임매니저는 “1호차는 오후 2시까지 운영한 후 하이넷 수소출하센터가 있는 충남 당진으로 내려가 수소 보충 등 정비를 한 후 다음날 오전 6시 당진에서 출발해 8시 정도에 여기에 도착한다”라며 “2호차는 밤 8시까지 운영한 후 내려가 정비를 한 후 다음날 정오에 출발, 오후 2시 정도에 도착한다”라고 설명했다. 이어“도착 후 냉각기 등 설비 가동이 필요한 전원을 연결하는 등 1시간 정도 가동 준비작업을 진행한다. 완료되면 1호차는 오전 9시부터, 2호차는 오후 3시부터 운영된다”라고 덧붙였다. 수소를 가까운 평택 수소생산기지가 아닌 당진 수소출하센터에서 공급받는 것은 수소공급단가 때문이다. 평택 수소생산기지는 천연가스를 개질해 수소를 생산한다. 그런데 현재 천연가스 가격이 전년대비 약 2배 올라 수소공급단가가 부생수소를 취급하는 당진 출하센터보다 비싸다. 현재 수도권 평균 수소충전요금인 8,800원을 맞추고자 당진에서 공급받는 것이다. 또 H무빙스테이션 1대당 20kg급 수소저장용기 패키지 4개가 탑재됐으며 총용량은 80kg이다. 그러나 내구성과 안전성을 확보하고자 실제 가용량이 50kg이다. 또 충전압력은 350bar이다. 이 때문에 충전효율을 위해 대당 최대 충전율을 50%로 제한했다. 그래서 넥쏘 1대당 최대 충전량은 2.5kg이다. 이를 통해 일일 충전가능대수는 넥쏘 기준으로 최대 50대다. H무빙스테이션은 규제 때문에 정해진 루트(서울 광진 ↔ 충남 당진)만 다닐 수 있어 관련 규제가 완화될 때까지 다른 곳으로 이동할 수 없다. 여기에 고정형 충전소에 적용되는 것과 같은 인허가 조건이 적용되기 때문에 H무빙스테이션을 운영할 수 있는 장소를 확보하기가 쉽지 않다. 또 다른 1개소는 성남 광역정수장 유휴부지에 구축·운영될 예정이다. 현대차는 이르면 2024년 초에 이곳에 현재 개발 중인 700bar 충전압력을 갖춘 차세대 H무빙스테이션 1기를 투입할 계획이다. 나머지 1개소는 서울이나 대도시권에 구축하는 것을 고려하고 있다. |
